Analiza wpływu obciążeń dynamicznych na zachowanie się lepko-sprężystego modelu nawierzchni drogowej

• Autorzy: Zbiciak A. , Brzeziński K. , Michalczyk R.

Warianty tytułu

EN

Analysis of dynamic loadings on the behavior of viscoelastic model of road pavement

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Głównym celem pracy jest analiza wpływu obciążeń dynamicznych na zachowanie się lepko sprężystego modelu nawierzchni drogowej. W tym celu przeprowadzono obliczenia metodą elementów skończonych. Omówiono dobór parametrów oraz sposób implementacji materiałów lepkosprężystych w programie ABAQUS. Przedstawiono specyficzne dla analizy zjawisko odbicia fali w skończonym modelu nawierzchni oraz jego wpływ na zaburzenie wyników. W kolejnym etapie analizy wyeliminowano drgania wywołane odbiciem fali stosując elementy nieskończone. Przeprowadzono właściwe obliczenia przyjmując różne wartości czasu obciążenia, parametrów materiałowych oraz sposoby analizy (dynamiczna i quasi statyczna). Spośród uzyskanych wyników przedstawiono i porównano przebieg w czasie przemieszczenia pionowego charakterystycznego punktu nawierzchni zlokalizowanego w osi obciążenia, na powierzchni warstwy ścieralnej. Na tej podstawie wyciągnięto wnioski dotyczące zarówno wpływu dynamiki obciążenia jak i lepkosprężystych właściwości nawierzchni. Ponadto wskazano możliwe pola wykorzystania niniejszej analizy jak i zalecenia dotyczące modelowania zagadnień dynamicznych.

EN

The main goal of the paper is to analyze the effect of dynamic loadings on the behavior of visco-elastic model of road asphalt pavement. Finite Element Method calculations were carried out for this purpose. The problem of material parameters’ calibration as well as the method of viscoelastic material model implementation in FEM Abaqus code were discussed. A specific problem of the wave reflection in the FE model and its effect on the raw results was also presented. In the next stage of the analysis the vibration effect caused by the reflection of the wave was eliminated by use of infinite elements. Appropriate calculations were performed assuming different values of the loading time, material parameters and the methods of analysis (dynamic and quasi-static). Among the results being obtained time history graphs of vertical displacements of the point located along the axis of symmetry at the top of wearing course were visualized. The conclusions concerning both the impact of the load dynamics and viscoelastic properties of the pavement materials were formulated. The possible applications of the analysis as well as recommendations concerning dynamic modelling were also given.

Słowa kluczowe

PL

nawierzchnia drogowa; obciążenia dynamiczne; metoda elementów skończonych; MES; lepkosprężysty model nawierzchni drogowej

EN

road surface; dynamic Load; finite element method; MES; viscoelastic model of road surface

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Poznański Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Logistyka
• Rocznik: 2014
• Tom: nr 3
• Strony: 7037--7045
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., tab., wykr., pełen tekst na CD

Twórcy

autor

Zbiciak A.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej, Instytut Dróg i Mostów; 00-637 Warszawa; Al. Armii Ludowej 16

autor

Brzeziński K.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej, Instytut Dróg i Mostów; 00-637 Warszawa; Al. Armii Ludowej 16

autor

Michalczyk R.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej, Instytut Dróg i Mostów; 00-637 Warszawa; Al. Armii Ludowej 16

Bibliografia

• 1. Araújo Jr. P.C., Soares J.B., Holanda A.S., Parente Jr. E., Evangelista Jr. F., Dynamic Viscoelastic Analysis of Asphalt Pavements using a Finite Element Formulation. Road Materials and Pavement Design 2010, 11(2), 409-433.
• 2. Christensen R.M., Theory of Viscoelasticity. Academic Press, New York 1982.
• 3. Firlej S., Mechanika nawierzchni drogowej. Petit s.c., Lublin 2007.
• 4. González S.M., Huamán A.O., Diseño moderno de pavimentos asfálticos. ICG, Lima 2006.
• 5. Katalog typowych konstrukcji nawierzchni podatnych i półsztywnych. GDDP, IBDiM, Warszawa 1997.
• 6. Katalog wzmocnień i remontów nawierzchni podatnych i półsztywnych. GDDP, IBDiM, Warszawa, 2001.
• 7. Marques S. P. C., Creus G. J., Computational Viscoelasticity. Springer, Heidelberg 2012.
• 8. Michalczyk R., Implementation of generalized viscoelastic material model in Abaqus code. Logistyka 2011, nr 6, 2883-2890.
• 9. Michalczyk R., Zbiciak A., Wyznaczanie stanów naprężeń i odkształceń w mechanistycznym projektowaniu nawierzchni podatnych. Polish-Ukrainian-Lithuanian Transactions Theoretical Foundations of Civil Engineering 2011, 19, 173-178.
• 10. Mottahedi M., Dadalau A., Hafla A., Verl A., Numerical analysis of relaxation test based on Prony series material model. SimTech Issue, No.1, Stuttgart 2010.
• 11. Nowacki W., Teoria pełzania. Arkady, Warszawa 1963.
• 12. Piłat J., Radziszewski P., Nawierzchnie asfaltowe. WKŁ, Warszawa 2003.
• 13. Zbiciak A., Mathematical description of rheological properties of asphalt-aggregate mixes. Bulletin of the Polish Academy of Sciences: Technical Sciences 2013, 61(1), 65-72.
• 14. Zbiciak A., Identification of viscoelastic properties of asphalt-aggregate mixes using classical and fractional rheological models. Teoretyczne podstawy budownictwa, tom I: Mechanika materiałów i konstrukcji, 63-72. OWPW, Warszawa 2012.
• 15. Zbiciak A., Brzeziński K., Porównanie procedur projektowania nawierzchni podatnych i półsztywnych na podstawie starego i nowego polskiego katalogu typowych konstrukcji. Monografia Wydziału Inżynierii Lądowej, tom III „Konstrukcje inżynierskie”, 103-114, OWPW, Warszawa 2013.